OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR KONTRASTVERANDERUNG ZWISCHEN

EMITTERN

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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, das einen erhöhten Kontrast zwischen 10 Emittern des Bauelements aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Kontrasterhöhung sowie ein Verfahren zur Kontrastveränderung zwischen Emittern eines optischen Bauelements anzugeben.

15 Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Bei dem optoelektronischen Bauelement handelt es sich um ein strahlungsaussendendes optoelektronisches Bauelement.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das 20 optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip mit einer Mehrzahl von Emittern. Insbesondere ist der Halbleiterchip eine monolithische lichtemittierende Diode (LED), die in eine Mehrzahl von Emittern strukturiert ist. Eine strukturierte lichtemittierende Diode kann auch als pixelierte LED 25 bezeichnet werden. Beispielsweise ist der Halbleiterchip eine monolithische InGaN-LED, eine monolithische InGaAlP-LED, eine monolithische InGaAs-LED oder eine monolithische GalnNAs-LED. Der Halbleiterchip umfasst zumindest zwei Emitter, insbesondere zumindest 10 Emitter, bevorzugt zumindest 100 30 Emitter, beispielsweise 1024 Emitter oder 25400 Emitter.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Emitter unabhängig voneinander dazu eingerichtet, in einem ersten Betriebszustand eine Primärstrahlung in eine

Hauptabstrahlungsrichtung zu emittieren und in einem zweiten Betriebszustand keine Primärstrahlung zu emittieren. Hier und im Folgenden soll unter „kein" in Bezug auf die Emission von Primärstrahlung auch eine Emission von Primärstrahlung verstanden werden, die „nur geringfügig" oder „für einen äußeren Betrachter nicht wahrnehmbar" ist. Mit anderen Worten ist ein Emitter im ersten Betriebszustand aktiv und ein Emitter im zweiten Betriebszustand inaktiv. Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements kann der Betriebszustand eines Emitters unabhängig von den Betriebszuständen der anderen Emitter verändert werden, beispielsweise in Abhängigkeit einer angelegten Spannung. Beispielsweise ist es möglich, einen Emitter unabhängig von den weiteren Emittern des Halbleiterchips zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand zu schalten. Insbesondere können die Emitter weitere Betriebszustände aufweisen.

Die Primärstrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs. Insbesondere kann jeder Emitter unabhängig von den weiteren Emittern eine Primärstrahlung eines ersten Wellenlängenbereichs emittieren. Beispielsweise emittiert jeder Emitter unabhängig von den weiteren Emittern eine Primärstrahlung im blauen Wellenlängenbereich, beispielsweise im Bereich von 400 nm bis 500 nm, oder im roten Wellenlängenbereich, beispielsweise im Bereich von 580 nm bis 650 nm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen Absorber, der den Emittern in der Hauptabstrahlungsrichtung nachgeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Absorber auf einer

Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips angeordnet. Unter einem Absorber ist hier und im Folgenden ein Material zu verstehen, das einen Absorptionskoeffizienten aufweist.

Der Absorber ist dazu eingerichtet, auftreffende elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit von seinem Absorptionskoeffizienten zumindest teilweise oder vollständig zu absorbieren. Insbesondere weist der Absorber eine breitbandige Absorption auf. Dadurch kann der Absorber dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung vom blauen bis zum roten Wellenlängenbereich einschließlich zu absorbieren .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Absorber in ersten Bereichen, die Emittern im ersten Betriebszustand zugeordnet sind, einen geringeren Absorptionskoeffizienten auf als in zweiten Bereichen, die Emittern im zweiten Betriebszustand zugeordnet sind. Die ersten Bereiche sind somit aktiven Emittern und die zweiten Bereiche inaktiven Emittern zugeordnet. Die ersten Bereiche können auch als aktive Bereiche und die zweiten Bereiche als inaktive Bereiche bezeichnet werden. Aus den ersten Bereichen wird demnach elektromagnetische Strahlung mit einer hohen Intensität ausgekoppelt, wohingegen aus den zweiten Bereichen keine elektromagnetische Strahlung oder elektromagnetische Strahlung mit einer geringen Intensität ausgekoppelt wird. Insbesondere kann aus den zweiten Bereichen elektromagnetische Strahlung mit einer geringen Intensität ausgekoppelt werden, die von den Emittern im ersten Betriebszustand erzeugt wird und aus den ersten Bereichen in die zweiten Bereiche gestreut wird.

Bereiche, die Emittern zugeordnet sind, umfassen dabei nicht zwingend die reine Fläche der Emitter. Bereiche können auch angrenzende Gebiete umfassen, in denen die Auswirkung des Betriebszustands des Emitters beobachtet werden kann. Ebenso können Bereiche auch kleiner als die reine Fläche der Emitter sein. Beispielsweise kann ein erster Bereich, der einem Emitter im ersten Betriebszustand zugeordnet ist, auch angrenzende Teilflächen von benachbarten Emittern im zweiten Betriebszustand umfassen, auf die Streustrahlung des Emitters im ersten Betriebszustand trifft. Aus dem gleichen Grund kann einem zweiten Bereich, der einem Emitter im zweiten Betriebszustand zugeordnet ist, eine kleinere Fläche zugeordnet sein. Insbesondere sind die ersten Bereiche größer als die reine Fläche der zugeordneten Emitter und die zweiten Bereiche kleiner als die reine Fläche der zugeordneten Emitter .

Der Absorber weist in ersten Bereichen einen geringeren Absorptionskoeffizienten auf als in zweiten Bereichen. Somit wird Strahlung in ersten Bereichen weniger stark absorbiert als in zweiten Bereichen. Erste Bereiche, also Bereiche mit hoher Intensität, erfahren eine geringe Dämpfung, wohingegen zweite Bereiche mit geringer Intensität stärker gedämpft werden. Dadurch kann der Kontrast zwischen aktiven und inaktiven Emittern erhöht werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip mit einer Mehrzahl von Emittern, die unabhängig voneinander dazu eingerichtet sind, in einem ersten Betriebszustand eine Primärstrahlung in eine Hauptabstrahlungsrichtung zu emittieren und in einem zweites Betriebszustand keine Primärstrahlung zu emittieren, und einen Absorber, der den Emittern in der Hauptabstrahlungsrichtung nachgeordnet ist, wobei der Absorber in erstes Bereichen, die Emittern im ersten Betriebszustand zugeordnet sind, ein geringeren Absorptionskoeffizienten aufweist als in zweiten Bereichen, die Emittern im zweites Betriebszustand zugeordnet sind.

Dem optoelektronischen Bauelement liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zu Grunde: Für pixelierte LEDs ist der Kontrast eine wichtige Produkteigenschaft. Die genaue Kontrastdefinition variiert je nach Anwendung und Produkt, generell ist der Kontrast als Verhältnis zwischen „Leuchtdichte eines aktiven Bereichs" und „Leuchtdichte eines inaktiven Bereichs" definiert. Durch einen Absorber, der in ersten Bereichen einen geringeren Absorptionskoeffizienten als in zweiten Bereichen aufweist, erfahren Bereiche mit einer hohen Intensität eine geringe Dämpfung, wohingegen Bereiche mit geringer Intensität stärker gedämpft werden. Somit kann der Kontrast zwischen den einzelnen Emittern signifikant erhöht werden. Der Absorber kann dabei zu einer Trennung bzw. Entkopplung der Emitter führen.

Insbesondere kann in dem hier beschriebenen Bauelement eine gute Kanaltrennung von kleinen Emittern in einer monolithischen LED ohne Gitter erreicht werden. Bei der Verwendung eines Gitters wird Licht, das auf das Gitter trifft, entweder absorbiert oder reflektiert, was im Zusammenspiel mit den anderen Komponenten des Bauelements zu einem deutlichen Effizienzverlust führt. Da ein Gitter vor allem an den Emitterkanten wirkt, spielt das Kanten-zu- Flächenverhältnis eine große Rolle. Bei Verwendung von diskreten LEDs kann ebenfalls prinzipiell eine Kanaltrennung der einzelnen Emitter erzeugt werden, allerdings ist hier die Emittergröße und der Emitterabstand durch das Packagedesign und Backendprozesse bei der Fertigung nach unten auf Strukturgrößen von 50-100 pm begrenzt. Vorteilhafterweise kann bei dem hier beschriebenen Bauelement eine Kontrastverbesserung in der Größenordnung von 20 % bis 40 % unabhängig von der Emittergröße und nur abhängig von der Konzentration des Absorbers bzw. der Schichtdicke einer Absorberschicht erreicht werden. Zusätzlich ist die Kompatibilität zu bestehenden Backend-Prozessen vorteilhaft. Durch den hier beschriebenen Absorber lässt sich der Kontrast auf Kosten der Bauteilhelligkeit des Bauelements einstellen, was ein Vorteil bei der Prozesssteuerung bzw. Fertigung ist und wodurch ein Kontrastbinning umgangen werden kann. Zudem kann es vorteilhaft sein, die Bauteilhelligkeit ohne zusätzlichen Aufwand oder zusätzliche Kosten zu steuern. Beispielsweise kann es notwendig sein, ein Bauteil, das für sehr hohe Helligkeiten wie in Frontscheinwerfern ausgelegt ist, zur Nutzung in Innenräumen wesentlich abzudunkeln ohne die Strom-Spannungs-Charakteristik stark zu ändern.

Vorteilhafterweise lässt sich der Kontrast des hier beschriebenen Bauelements auch nach der Fertigung des Bauelements einstellen, beispielsweise während des Betriebs des Bauelements. Somit kann der Kontrast zwischen einzelnen Emittern des Bauelements in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Emitters so eingestellt werden, dass der Kontrast zwischen aktiven und inaktiven Emittern erhöht wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Absorber ein sättigbarer Absorber. Ein sättigbarer Absorber ist ein passives optisches Schaltelement. Ein sättigbarer Absorber ist dadurch gekennzeichnet, dass sein Absorptionskoeffizient intensitätsabhängig ist. Insbesondere wird das Material eines sättigbaren Absorbers durchlässig für elektromagnetische Strahlung, wenn ein Schwellenwert an Photonen erreicht ist. Sättigbare Absorber, deren Schwellenwert erreicht wurde, bleiben zumindest solange durchlässig für elektromagnetische Strahlung, wie der Schwellenwert an Photonen überschritten ist. Wird der Schwellenwert an Photonen unterschritten, steigt die Absorption der sättigbaren Absorber nach einer Relaxationszeit wieder an. Die sättigbaren Absorber sind dann wieder undurchlässig oder weniger durchlässig für elektromagnetische Strahlung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt ein Absorptionskoeffizient des sättigbaren Absorbers mit zunehmender Intensität einer elektromagnetischen Strahlung ab. Bei der elektromagnetischen Strahlung kann es sich um die Primärstrahlung des Halbleiterchips oder eine Sekundärstrahlung, die zumindest teilweise verschieden von der Primärstrahlung des Halbleiterchips ist, handeln. Die Sekundärstrahlung kann wellenlängenkonvertierte Primärstrahlung sein, die beispielsweise durch ein im optoelektronischen Bauelement angeordnetes Konversionsmittel wie einem Leuchtstoff erzeugt wird. Der

Absorptionskoeffizient des sättigbaren Absorbers nimmt dabei mit der Anregungsintensität der elektromagnetischen Strahlung ab. Mit anderen Worten absorbiert ein sättigbarer Absorber umso weniger, je intensiver die auftreffende elektromagnetische Strahlung, also je höher die Photonenzahl ist. Photonen in einem ersten Bereich, der aktiven Emittern zugeordnet ist, werden daher mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit absorbiert als Photonen in einem zweiten Bereich, der inaktiven Emittern zugeordnet ist. Dieses Verhalten führt zu einer Kontrastverbesserung zwischen den ersten und den zweiten Bereichen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der sättigbare Absorber ein Graphen oder ein Halbleitermaterial wie GeSbTe, GaN oder InGaN. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der sättigbare Absorber ausgewählt aus der Gruppe von Graphen, GeSbTe, GaN, InGaN und Kombinationen daraus.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Absorber ein Phasenwechselmaterial. Ein Phasenwechselmaterial (engl, phase change material, PCM) zeichnet sich durch eine Kristallisationstemperatur und/oder Glasübergangstemperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C, insbesondere im Bereich von 100 °C bis 200 °C, bevorzugt 150 °C aus. Insbesondere weist ein Phasenwechselmaterial sowohl eine Kristallisationstemperatur als auch eine

Glasübergangstemperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C, insbesondere im Bereich von 100 °C bis 200 °C, bevorzugt 150 °C auf. Die Kristallisationstemperatur kann über die Zusammensetzung des Phasenwechselmaterials, insbesondere einer ternären Verbindung, angepasst werden. Ein Phasenwechselmaterial weist einen sehr schnellen Phasenübergang im Bereich von Nanosekunden und/oder eine materialphasenabhängige dielektrische Funktion auf. Als Phasenwechselmaterialien können beispielsweise Germanium- Antimon-Tellurium-Verbindungen verwendet werden. Bei Verwendung eines Phasenwechselmaterials als Absorber kann eingerichtet werden, dass in ersten Bereichen eine andere Phase vorliegt als in zweiten Bereichen. Dadurch ist im Bereich des sichtbaren Lichts eine Kontrastverbesserung von bis zu 200 % zwischen den ersten und zweiten Bereichen möglich .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Phasenwechselmaterial einen reversiblen Phasenübergang von einer kristallinen Phase in eine amorphe Phase auf. Das Phasenwechselmaterial liegt dabei sowohl in der kristallinen als auch in der amorphen Phase im festen Zustand, also als Feststoff vor. Unter einer kristallinen Phase wird vorliegend verstanden, dass das Material des Absorbers aus kristallisiertem, regelmäßig strukturiertem Material besteht und sowohl über eine Nahordnung als auch eine Fernordnung verfügt. Unter einer amorphen Phase wird vorliegend verstanden, dass das Material des Absorbers keine geordnete Struktur aufweist, sondern ein unregelmäßiges Muster bildet und lediglich über eine Nahordnung, nicht aber über eine Fernordnung verfügt. Insbesondere können die kristalline Phase und die amorphe Phase im Betrieb des optoelektronische Bauelements nebeneinander vorliegen. Somit kann das Phasenwechselmaterial bei der Betriebstemperatur des optoelektronischen Bauelements sowohl in der kristallinen als auch in der amorphen Phase vorliegen.

Der Phasenübergang zwischen der kristallinen und der amorphen Phase findet insbesondere durch Überschreiten der Glasübergangstemperatur des Phasenwechselmaterials statt. Dabei gelangt das Phasenwechselmaterial oberhalb der Glasübergangstemperatur in eine Schmelze, aus der das Phasenwechselmaterial in die kristalline Phase oder die amorphe Phase übergehen kann. Beispielsweise kann der Übergang in die amorphe Phase über eine schnelle Abkühlung und der Übergang in die kristalline Phase über eine langsame Abkühlung stattfinden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Phasenübergang thermisch, insbesondere optisch und/oder elektrisch, gesteuert. Der Phasenübergang findet dabei durch Überschreiten der Glasübergangstemperatur und anschließende Abkühlung statt. Das Überschreiten der Glasübergangstemperatur kann über ein Erwärmen des Phasenwechselmaterials erreicht werden. Das Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur kann im Nanosekundenbereich stattfinden. Beispielsweise wird das Phasenwechselmaterial über die Lichtstärke der Primärstrahlung oder das Anlegen einer Spannung erwärmt. Zur elektrischen Schaltung eines Phasenwechselmaterials muss das Material insbesondere elektrisch leitfähig kontaktiert werden. Die Abkühlung des Phasenwechselmaterials kann dann über die Reduzierung der Lichtstärke oder das Ausschalten der Spannung initiiert werden. Beispielsweise werden die Emitter, die den ersten Bereichen zugeordnet sind, ausgeschaltet oder mit geringer Lichtstärke betrieben, um eine schnelle Abkühlung zu erreichen, während die Emitter, die den zweiten Bereichen zugeordnet sind, mit einer höheren Lichtstärke betrieben werden, um ein langsames Abkühlen zu erreichen, bei dem Kristallisationskeime entstehen können.

Es ist auch möglich, den Phasenübergang durch eine Kombination aus Lichtstärke und Bestromung zu steuern. Beispielsweise erfolgt das Überschreiten der Glasübergangstemperatur elektrisch und der Übergang in die kristalline bzw. amorphe Phase optisch.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Absorptionskoeffizient des Phasenwechselmaterials abhängig von der Phase des Phasenwechselmaterials. Bei Phasenwechselmaterialien handelt es sich um sogenannte schaltbare Absorber. Insbesondere ist die Absorption des Phasenwechselmaterials bei den Leistungsdichten, die im Betrieb von LEDs erzeugt werden, unabhängig von der Leistungsdichte der elektromagnetischen Strahlung, und nur abhängig von der Phasenstruktur der jeweiligen Phase des Phasenwechselmaterials. Dadurch kann im Betrieb des optoelektronischen Bauelements eine gleichmäßige Absorption der elektromagnetischen Strahlung unabhängig von ihrer Leistungsdichte erreicht werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die kristalline Phase einen höheren Absorptionskoeffizienten auf als die amorphe Phase. Im optoelektronischen Bauelement kann die kristalline Phase des Absorbers auf den zweiten Bereichen und die amorphe Phase des Absorbers auf den ersten Bereichen angeordnet sein. Der höhere Absorptionskoeffizient des Absorbers in der kristallinen Phase auf den zweiten Bereichen führt dort zu einer erhöhten Absorption von elektronischer Strahlung im Vergleich zu dem Absorber in der amorphen Phase auf den ersten Bereichen. Die Photonen, die durch den zweiten Bereich ausgekoppelt würden, werden durch den kristallinen Zustand des Absorbers stärker absorbiert als die Photonen, die durch den ersten Bereich ausgekoppelt werden. Dadurch kann der Kontrast zwischen den Emittern im ersten Betriebszustand und den Emittern im zweiten Betriebszustand vorteilhaft verbessert werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein

Absorptionskoeffizient der kristallinen Phase um den Faktor 2 höher als ein Absorptionskoeffizient der amorphen Phase. Dadurch weist der Absorber in der kristallinen Phase eine doppelt so große Absorption im Vergleich zu dem Absorber in der amorphen Phase auf, was den Kontrast zwischen Emittern im ersten Betriebszustand und Emittern im zweiten Betriebszustand vorteilhafterweise deutlich verbessern kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Phasenwechselmaterial ausgewählt aus der Gruppe von GeTe, GeSbTe, Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ , GeSb ₂ Te ₄ , GeSb ₄ Te ₇ , Sb ₂ Te ₃ , V0 ₂ , V ₂ 0 ₅ , AgInTe2, InSb und Kombinationen daraus. Diese Verbindungen besitzen Kristallisationstemperaturen im Bereich von 100 °C bis 300 °C, einen sehr schnellen Phasenübergang im Bereich von Nanosekunden und eine materialabhängige dielektrische Funktion. Bei diesen Verbindungen handelt es sich um Absorber der Klasse 2, der Klasse der Phasenwechselmaterialien, insbesondere der Unterklassen der Phasenwechselmaterialien, die ihre Absorption ändern. Mit diesen Materialien kann eine Kontrastverbesserung in der Größenordnung von 20 % bis 40 % unabhängig von der Emittergröße und nur abhängig von der Konzentration des Absorbers bzw. der Schichtdicke einer Absorberschicht erreicht werden. Dadurch eignen sie sich besonders für den Einsatz als Absorber in einem optoelektronischen Bauelement.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Konversionsschicht in Hauptabstrahlungsrichtung auf zumindest einem Emitter des Halbleiterchips angeordnet. Insbesondere kann die Konversionsschicht auf allen Emittern des Halbleiterchips angeordnet sein. Alternativ kann die Konversionsschicht nur auf einem Teil der Emitter angeordnet sein. Insbesondere können die weiteren Emitter, auf denen die Konversionsschicht nicht angeordnet ist, frei von einer Konversionsschicht sein. Alternativ oder zusätzlich kann auf den weiteren Emittern oder einem Teil der weiteren Emitter eine weitere Konversionsschicht angeordnet sein.

Insbesondere weist die Konversionsschicht eine Dicke von einschließlich 3 pm bis einschließlich 150 pm, insbesondere von einschließlich 100 pm bis einschließlich 130 pm, beispielsweise von 120 pm auf. Die Konversionsschicht umfasst zumindest einen Leuchtstoff. Insbesondere liegt der Leuchtstoff in der Konversionsschicht als Keramik oder in einem Matrixmaterial vor. Ein als Keramik vorliegende Leuchtstoff ist insbesondere weitestgehend frei von einem Matrixmaterial und/oder einem weiteren Leuchtstoff. Alternativ ist der Leuchtstoff, insbesondere in Partikelform, in einem Matrixmaterial eingebettet. Das Matrixmaterial umfasst beispielsweise Silikon oder Gläser.

Der Leuchtstoff in der Konversionsschicht kann die Primärstrahlung des Halbleiterchips vollständig oder zumindest teilweise in elektronischer Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs, die Sekundärstrahlung, umwandeln. Die Umwandlung von Primärstrahlung in Sekundärstrahlung wird auch als Wellenlängenkonversion bezeichnet. Insbesondere weist die Sekundärstrahlung einen von der Primärstrahlung zumindest teilweise verschiedenen Wellenlängenbereich auf. Beispielsweise konvertiert der Leuchtstoff blaue Primärstrahlung in gelbe Sekundärstrahlung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Konversionsschicht einen Füllstoff. Der Füllstoff liegt in Partikelform mit Partikelgrößen von einschließlich 1 gm bis einschließlich 20 gm vor. Der Füllstoff umfasst beispielsweise TiCp, SiCp oder ZrCp. Der Füllstoff dient zur Streuung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere der Primär- und/oder Sekundärstrahlung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Absorber in Partikelform in der Konversionsschicht eingebettet vor. Der Absorber ist in die Konversionsschicht integriert. Dazu umfasst die Konversionsschicht insbesondere ein Matrixmaterial. Der Absorber ist dann ebenso wie der Leuchtstoff in Partikelform in dem Matrixmaterial eingebettet. Das Aufbringen des Absorbers auf die Emitter erfolgt durch das Einbetten der partikelförmigen Absorber in die Konversionsschicht im gleichen Herstellungsschritt wie das Aufbringen der Konversionsschicht, wodurch bestehende Prozesse verwendet werden können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt eine Konzentration des Absorbers in der Konversionsschicht zwischen 0 Gew% (Gewichtsprozent) und einschließlich 15 Gew%, insbesondere zwischen 5 Gew% und 10 Gew%, beispielsweise 7 Gew%. Da insbesondere die Phasenwechselmaterialien eine sehr starke Absorption aufweisen, ist nur ein verhältnismäßig geringer Anteil an Absorber in der Konversionsschicht notwendig, um eine ausreichende Absorption für eine Kontrasterhöhung zu erzielen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Absorber in einer Absorberschicht vor. Die Absorberschicht ist alternativ oder zusätzlich zu der Konversionsschicht vorhanden. Der Absorber kann in der Absorberschicht in Partikelform in einem Matrixmaterial vorliegen oder als homogene Schicht bestehend aus dem Absorbermaterial beispielsweise durch Aufdampfen oder Sputtern erzeugt werden. Das Matrixmaterial für die Absorberschicht umfasst beispielsweise die oben genannten Matrixmaterialien für die Konversionsschicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Absorberschicht in Hauptabstrahlungsrichtung auf dem Halbleiterchip angeordnet. Insbesondere ist keine Konversionsschicht zwischen der Absorberschicht und dem Halbleiterchip angeordnet. Beispielsweise ist die Absorberschicht im direkten mechanischen Kontakt auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips aufgebracht. Insbesondere weist das elektronische Bauelement in dieser Ausführungsform keine Konversionsschicht auf. Eine solche Konfiguration des optoelektronischen Bauelements ermöglicht die Kontrastverbesserung zwischen den Emittern einer monolithischen pixelierten LED bzw. eines pixelierten Halbleiterchips bei der Emission von Primärstrahlung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Absorberschicht in Hauptabstrahlungsrichtung auf einer vom Halbleiterchip abgewandten Seite der Konversionsschicht angeordnet. Die Absorberschicht kann in direktem mechanischen Kontakt auf der Konversionsschicht angeordnet sein. Alternativ können weitere Schichten, beispielsweise Klebeschichten, zwischen der Konversionsschicht und der Absorberschicht angeordnet sein. Insbesondere ist die Konversionsschicht frei von einem Absorber. Eine solche Konfiguration des optoelektronischen Bauelements ermöglicht die Kontrastverbesserung zwischen den Emittern bei der Emission von Sekundärstrahlung oder weißem Licht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Absorberschicht elektrisch kontaktiert. Beispielsweise ist die Absorberschicht von der Bauteilseite elektrisch kontaktiert. Durch eine elektrische Kontaktierung der Absorberschicht kann an die Absorberschicht eine Spannung angelegt werden, wodurch beispielsweise eine elektrische Schaltung eines Absorbers, der ein Phasenwechselmaterial aufweist, ermöglicht wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Absorberschicht eine Dicke von einschließlich 10 pm bis einschließlich 40 pm, insbesondere von einschließlich 10 pm bis einschließlich 30 pm, beispielsweise von 20 pm auf. Die Dicke der Absorberschicht, insbesondere einer homogenen Absorberschicht, kann einen Einfluss auf die Absorption von elektromagnetischer Strahlung haben. Insbesondere steigt die Absorption mit steigender Dicke der Absorberschicht. Dadurch kann einerseits die Bauteilhelligkeit reduziert, andererseits aber auch der Kontrast zwischen den einzelnen Emittern verbessert werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Absorber in Partikelform vor und weist eine Partikelgröße zwischen einschließlich 1 gm und einschließlich 20 gm auf. Die Partikelgröße kann dabei eine gewisse Verteilung aufweisen. Aufgrund dieser Partikelgrößen kann der Absorber auch zur Streuung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere der Primär- und/oder Sekundärstrahlung geeignet sein.

Es wird weiterhin ein Verfahren zur Kontrasterhöhung zwischen Emittern eines optoelektronischen Bauelements angegeben. Vorzugsweise ist das hier beschriebene Verfahren zur Anwendung in einem oben beschriebenen optoelektronischen Bauelement geeignet und vorgesehen. Merkmale oder Ausführungsformen, die in Verbindung mit dem optoelektronischen Bauelement beschrieben sind, gelten auch für das Verfahren und umgekehrt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Kontrasterhöhung zwischen Emittern eines optoelektronischen Bauelements, wobei das optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip mit einer Mehrzahl von Emittern, die unabhängig voneinander dazu eingerichtet sind, in einem ersten Betriebszustand eine Primärstrahlung in eine Hauptabstrahlungsrichtung zu emittieren und in einem zweiten Betriebszustand keine Primärstrahlung zu emittieren, und einen Absorber, der den Emittern in der

Hauptabstrahlungsrichtung nachgeordnet ist, umfasst, wobei der Absorber in ersten Bereichen, die Emittern im ersten Betriebszustand zugeordnet sind, einen geringeren Absorptionskoeffizienten aufweist als in zweiten Bereichen, die Emittern im zweiten Betriebszustand zugeordnet sind, umfasst das Verfahren die Schritte

- Erwärmen des Absorbers auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur ,

- Abkühlen des Absorbers in den ersten Bereichen auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur in einer Zeit ti,

- Abkühlen des Absorbers in den zweiten Bereichen auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur einer Zeit t ₂ , wobei ti < t ₂ ·

Das Erwärmen des Absorbers auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur findet insbesondere im Bereich von Nanosekunden statt. Oberhalb der Glasübergangstemperatur liegt der Absorber in einer Schmelze vor.

Insbesondere wird die Struktur des Absorbers durch die Geschwindigkeit des Abkühlens beeinflusst. Beispielsweise liegt die Zeit ti im Bereich von Nanosekunden und die Zeit t ₂ im Bereich von Mikrosekunden. Somit kühlt der Absorber in den ersten Bereichen schneller ab als in den zweiten Bereichen. Durch die schnellere Abkühlung in der Zeit ti geht der Absorber in den ersten Bereichen in die amorphe Phase über. Durch die langsamere Abkühlung in der Zeit t ₂ geht der Absorber in den zweiten Bereichen in die kristalline Phase über. Die Zeiten ti und t ₂ sind dabei stark vom verwendeten Material abhängig. Beispielsweise wird für Germanium-Antimon- Tellurid-Verbindungen, insbesondere für GeSbTe, eine Zeit ti kleiner 50 ns und für Ü2 von ungefähr 0,2 ps verwendet. Somit weist der Absorber in den ersten Bereichen einen geringeren Absorptionskoeffizienten auf als in den zweiten Bereichen.

Mit einem solchen Verfahren kann der Kontrast zwischen den Emittern des optoelektronischen Bauelements während der Produktion oder nach der Fertigstellung des Bauelements eingestellt werden. Insbesondere ist das hier beschriebene Verfahren reversibel, wodurch der Kontrast entsprechend verschiedener Anforderungen flexibel und variabel eingestellt werden kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Absorber ein Phasenwechselmaterial. Phasenwechselmaterialen sind für das hier beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft geeignet, da sie sehr schnelle Phasenübergänge im Bereich von Nanosekunden, materialphasenabhängige dielektrische Funktionen und Kristallisationstemperaturen im Bereich von 100 °C bis 300 °C aufweisen. Durch Verwendung eines Phasenwechselmaterials kann mit dem hier beschriebenen Verfahren im Bereich des sichtbaren Lichts eine Kontrastverbesserung von bis zu 200 % erreicht werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Erwärmen des Absorbers auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur elektrisch. Dazu kann eine Spannung an das Absorbermaterial, insbesondere an die Schicht, die den Absorber enthält, angelegt werden. Insbesondere ist die angelegte Spannung so hoch, dass der Absorber auf allen Emittern auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur erwärmt wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Erwärmen des Absorbers auf einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur optisch. Dazu kann die Primärstrahlung der einzelnen Emitter verwendet werden. Das Erwärmen erfolgt dabei über die Lichtstärke der Primärstrahlung. Die Lichtstärke liegt dabei oberhalb der Lichtstärke der Emitter im ersten Betriebszustand der Emitter des optoelektronischen Bauelements. Insbesondere werden alle Emitter mit einer so großen Lichtstärke betrieben, dass der Absorber auf allen Emittern auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur erwärmt wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Erwärmen des Absorbers auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur elektrisch und das Abkühlen des Absorbers in den ersten und zweiten Bereich optisch. Demnach wird der Phasenübergang durch eine Kombination aus Lichtstärke und Bestromung gesteuert.

Es wird weiterhin ein Verfahren zur Kontrastveränderung zwischen Emittern eines optoelektronischen Bauelements angegeben. Vorzugsweise ist das hier beschriebene Verfahren zur Anwendung in einem oben beschriebenen optoelektronischen Bauelement geeignet und vorgesehen. Merkmale oder Ausführungsformen, die in Verbindung mit dem optoelektronischen Bauelement oder dem Verfahren zur Kontrasterhöhung zwischen Emittern eines optoelektronischen Bauelements beschrieben sind, gelten auch für das Verfahren zur Kontrastveränderung zwischen Emittern eines optoelektronischen Bauelements und umgekehrt. Das Verfahren zur Kontrastveränderung kann auch ein zusätzlicher Verfahrensschritt in dem Verfahren zur Kontrasterhöhung sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Kontrastveränderung zwischen Emittern (3) eines optoelektronischen Bauelements (1), wobei das optoelektronische Bauelement (1) einen Halbleiterchip (2) mit einer Mehrzahl von Emittern (3), die unabhängig voneinander dazu eingerichtet sind, in einem ersten Betriebszustand (4) eine Primärstrahlung in eine Hauptabstrahlungsrichtung zu emittieren und in einem zweiten Betriebszustand (5) keine Primärstrahlung zu emittieren, und einen Absorber (6), der den Emittern (3) in der Hauptabstrahlungsrichtung nachgeordnet ist, umfasst, wobei der Absorber (6) in ersten Bereichen (7), die Emittern (3) im ersten Betriebszustand (4) zugeordnet sind, einen geringeren Absorptionskoeffizienten aufweist als in zweiten Bereichen (8), die Emittern (3) im zweiten Betriebszustand (5) zugeordnet sind, umfasst das Verfahren die Schritte

- Erwärmen des Absorbers (6) auf zumindest einem Emitter (3) auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur ,

- Abkühlen des Absorbers (6) auf dem zumindest einen Emitter

(3) auf eine Temperatur unterhalb der Kristallisationstemperatur , wobei der

Absorptionskoeffizient des Absorbers (6) auf dem zumindest einen Emitter (3) nach dem Abkühlen gegenüber dem Absorptionskoeffizienten vor dem Erwärmen verändert ist.

Der Absorber auf einem Emitter ist der Absorber, der dem Emitter nachgeordnet ist.

Der Absorptionskoeffizient des Absorbers auf dem zumindest einen Emitter entspricht beispielsweise vor dem Erwärmen dem Absorptionskoeffizienten des Absorbers in den zweiten Bereichen. Nach dem Erwärmen und Abkühlen kann dann der Absorptionskoeffizient dem Absorptionskoeffizienten des Absorbers in den ersten Bereichen entsprechen. Alternativ kann der Absorptionskoeffizient des Absorbers auf dem zumindest einen Emitter vor dem Erwärmen dem Absorptionskoeffizienten des Absorbers in den ersten Bereichen und nach dem Erwärmen und Abkühlen dann dem Absorptionskoeffizienten des Absorbers in den zweiten Bereichen entsprechen. Insbesondere kann der Absorptionskoeffizient eines spezifischen Emitters selektiv angepasst werden, wenn sich die Zuordnung eines Emitters zu dem ersten oder zweiten Betriebszustand ändert.

Mit einem solchen Verfahren kann der Kontrast zwischen einzelnen Emittern des optoelektronischen Bauelements während der Produktion oder nach der Fertigstellung des Bauelements verändert werden, insbesondere erhöht werden. Insbesondere kann mit einem solchen Verfahren der Absorptionskoeffizient eines spezifischen Absorbers selektiv verändert werden, ohne dass die Absorptionskoeffizienten der Absorber auf den weiteren Emittern verändert werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Absorptionskoeffizient des Absorbers durch die Geschwindigkeit des Abkühlens eingestellt. Beispielsweise erfolgt das Abkühlen in der Zeit ti im Bereich von Nanosekunden oder in der Zeit t ₂ im Bereich von Mikrosekunden. Durch die schnellere Abkühlung in der Zeit ti geht der Absorber in die amorphe Phase über. Durch die langsamere Abkühlung in der Zeit t ₂ geht der Absorber in die kristalline Phase über. Die Zeiten ti und t ₂ sind dabei stark vom verwendeten Material abhängig. Beispielsweise wird für Germanium-Antimon-Tellurid-Verbindungen, insbesondere GeSbTe, eine Zeit ti kleiner 50 ns und für 2 von ungefähr 0,2 ps verwendet .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Absorber ein Phasenwechselmaterial. Phasenwechselmaterialen sind für das hier beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft geeignet, da ihre Absorptionskoeffizienten von der jeweiligen Phase abhängen und somit über eine Veränderung der Phase eingestellt und damit verändert werden können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Erwärmen des Absorbers auf zumindest einem Emitter auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur optisch. Dazu kann die Lichtstärke der Primärstrahlung des Emitters verwendet werden. Die Lichtstärke liegt dabei oberhalb der Lichtstärke eines Emitters im ersten Betriebszustand das optoelektronische Bauelement. Insbesondere wird die Lichtstärke des Emitters so eingestellt, dass der Absorber auf eine Temperatur über der Kristallisationstemperatur, aber nicht der Glasübergangstemperatur erwärmt wird. Insbesondere findet das Erwärmen des Absorbers auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur im Bereich von Nanosekunden statt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements und des Verfahrens zur Kontrasterhöhung zwischen Emitter als optoelektronischen Bauelements ergeben sich aus den folgenden, in Verbindung mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen . Die Figuren 1 bis 7 zeigen jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, und

Figur 8 zeigt eine grobe Abschätzung des relativen Kontrastgewinns über den relativen Helligkeitsverlust.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils ein optoelektronisches Bauelement 1 gemäß einer Ausführungsform. Das optoelektronisches Bauelement 1 umfasst einen Halbleiterchip 2, der eine Mehrzahl von Emittern 3 aufweist. Hier und in den folgenden Figuren ist die Pixelierung des Halbleiterchips 2 über vertikal gestrichelte Linien dargestellt. Die Emitter 3 des Halbleiterchips 2 sind unabhängig voneinander dazu eingerichtet, im Betrieb des optoelektronische Bauelements 1 eine Primärstrahlung zu emittieren. Beispielsweise kann jeder Emitter 3 eine Primärstrahlung im blauen oder roten Wellenlängenbereich emittieren.

Jeder Emitter 3 weist zumindest zwei Betriebszustände auf, die im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 1 unabhängig von den Betriebszuständen der anderen Emitter eingestellt werden können (Figur 2). Die Emitter 3 können einen ersten Betriebszustand 4 (schraffiert dargestellt) aufweisen, in dem sie die Primärstrahlung in eine Hauptabstrahlungsrichtung emittieren. Emitter 3 im ersten Betriebszustand 4 können auch als aktive Emitter bezeichnet werden. Die Emitter 3 können einen zweiten Betriebszustand 5 aufweisen, in dem sie keine bzw. für einen äußeren Betrachter nicht wahrnehmbare Primärstrahlung emittieren. Emitter 3 im zweiten Betriebszustand 5 können auch als inaktive Emitter bezeichnet werden.

Eine Konversionsschicht 9 ist in Hauptabstrahlungsrichtung auf den Emittern 3 des Halbleiterchips 2 angeordnet. Die Konversionsschicht 9 umfasst einen Leuchtstoff 11. Der Leuchtstoff 11 liegt im Konversionselement 9 in Partikelform vor. Der Leuchtstoff 11 kann in ein Matrixmaterial beispielsweise aus Silikon eingebettet sein. Der Leuchtstoff 11 ist dazu eingerichtet, die von den Emittern 3 emittierte Primärstrahlung teilweise oder vollständig in Sekundärstrahlung umzuwandeln.

Die Konversionsschicht 9 umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 weiterhin einen Absorber 6. Der Absorber 6 liegt im Konversionselement 9 in Partikelform vor. Der Absorber 6 ist in das Matrixmaterial eingebettet. Der Absorber weist in der Konversionsschicht eine Konzentration von 0 Gew% bis einschließlich 15 Gew% auf, beispielsweise von 10 Gew%.

Der Absorber 6 ist ein sättigbarer Absorber oder ein Phasenwechselmaterial. In beiden Fällen weist der Absorber 6 in ersten Bereichen 7, die Emittern 3 im zweiten Betriebszustand 4 zugeordnet sind einen geringeren Absorptionskoeffizienten auf als in zweiten Bereichen 8, die Emittern 3 im zweiten Betriebszustand 5 zugeordnet sind. Insbesondere weist der Absorber 6 in ersten Bereichen 7 einen geringeren Absorptionskoeffizienten sowohl für die Primärstrahlung als auch für die Sekundärstrahlung auf.

Die Wirkung des Absorbers 6 ist in Figur 2 veranschaulicht. Der Absorber 6 im ersten Bereich 7 ist aufgrund seines geringeren Absorptionskoeffizienten durchlässiger für elektromagnetische Strahlung als der Absorber 6 in zweiten Bereichen 8. Hier und im Folgenden ist der Absorber 6 mit einem geringeren Absorptionskoeffizienten mit weißer Füllung dargestellt. Durch den geringeren Absorptionskoeffizienten des Absorbers 6 wird die elektromagnetische Strahlung in den ersten Bereichen 7 weniger stark absorbiert als die elektromagnetische Strahlung, die beispielsweise als Streustrahlung in den zweiten Bereichen 8 den Absorber 6 erreicht. Dadurch, dass die elektromagnetische Strahlung in den aktiven ersten Bereichen 7 weniger stark absorbiert wird als elektromagnetische Strahlung in Bereichen der inaktiven zweiten Bereiche 8, wird der Kontrast zwischen den aktiven ersten Bereichen 7 und den inaktiven zweiten Bereichen 8 verbessert und es entsteht eine Entkopplung bzw. Trennung der einzelnen Emitter 3 in den unterschiedlichen Betriebszuständen 4,5.

Die Figuren 3 und 4 zeigen ein optoelektronisches Bauelement 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Bauelement weist den gleichen Halbleiterchip 2 des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 und 2 auf. Im Gegensatz zum optoelektronischen Bauelements 1 der Figuren 1 und 2 weist das optoelektronische Bauelement 1 der Figuren 3 und 4 keine Konversionsschicht auf. Eine Absorberschicht 10 ist in Hauptabstrahlungsrichtung auf den Emittern 3 des Halbleiterchips 2, insbesondere im direkten mechanischen Kontakt, angeordnet. Die Absorberschicht 10 umfasst einen sättigbaren Absorber oder ein Phasenwechselmaterial. Der sättigbarer Absorber oder das Phasenwechselmaterial können in einem Matrixmaterial beispielsweise aus Silikon eingebettet sein. Alternativ kann die Absorberschicht 10 aus dem sättigbaren Absorber oder dem Phasenwechselmaterial bestehen. Beispielsweise kann dafür das Absorbermaterial homogen aufgedampft werden. Die Absorberschicht 10 weist eine Dicke von einschließlich 10 gm bis einschließlich 40 gm auf, beispielsweise von 20 pm. Somit kann der Absorber als dünne Schicht auf den Emittern 3 des Halbleiterchips 2 aufgebracht sein.

Die Wirkung der Absorberschicht 10 ist in Figur 4 veranschaulicht. Der Absorptionskoeffizient der Absorberschicht 10 ist in den ersten Bereichen 7 geringer als in den zweiten Bereichen 8. Somit wird die elektromagnetische Strahlung, die von einem Emitter 3 im ersten Betriebszustand 4 emittiert wird, weniger stark absorbiert, als die elektromagnetische Strahlung, die in den zweiten Bereichen 8 die Absorberschicht 10 erreicht. Dadurch, dass die elektromagnetische Strahlung der aktiven Emitter 4 weniger stark absorbiert wird als elektromagnetische Strahlung in Bereichen der inaktiven Emitter 5, beispielsweise Streustrahlung, wird der Kontrast zwischen den aktiven Emittern 4 und inaktiven Emittern 5 verbessert.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein optoelektronische Bauelement 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 3 umfasst das optoelektronische Bauelement 1 in den Figuren 5 und 6 eine Konversionsschicht 9 und eine Absorberschicht 10, die in Hauptabstrahlungsrichtung auf den Emittern 3 des Halbleiterchips 2 angeordnet sind. Insbesondere ist die Absorberschicht 10 in Hauptabstrahlungsrichtung auf einer vom Halbleiterchip 2 abgewandten Seite der Konversionsschicht 9 angeordnet .

Die Konversionsschicht 9 umfasst einen Leuchtstoff 11. Der Leuchtstoff 11 ist in einem Matrixmaterial eingebettet. Insbesondere kann das Konversionselement zusätzlich einen Füllstoff enthalten, der dazu eingerichtet ist, die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung zu streuen. Alternativ kann die Konversionsschicht 9 aus einer Keramik des Leuchtstoffs 11 bestehen (hier nicht gezeigt). Insbesondere kann die Konversionsschicht 9 frei von einem Absorber sein.

Die Absorberschicht 10 weist die gleichen Eigenschaften auf wie die Absorberschicht des Ausführungsbeispiels der Figuren 3 und 4. Insbesondere weist die Absorberschicht 10 in ersten Bereichen 7 einen geringeren Absorptionskoeffizienten sowohl für die Primärstrahlung als auch für die Sekundärstrahlung auf.

Figur 7 zeigt das optoelektronische Bauelement 1 der Figur 5, bei dem die Absorberschicht 10 zusätzlich elektrisch leitfähig kontaktiert ist. Beispielsweise kann die Absorberschicht von der Bauteilseite aus kontaktiert werden (hier dargestellt durch das Symbol U für die angelegte Spannung) . Insbesondere wenn die Absorberschicht 10 ein Phasenwechselmaterial umfasst oder daraus besteht, kann das Phasenwechselmaterial über das Anlegen einer Spannung in die amorphe oder kristalline Phase gebracht werden. Dadurch kann der Absorptionskoeffizient des Absorbers 6 eingestellt werden. Der Absorptionskoeffizient eines Phasenwechselmaterials kann wie folgt eingestellt werden:

Zunächst wird das Phasenwechselmaterial sowohl in den ersten als auch in den zweiten Bereichen auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur erwärmt. Zur Erwärmung des Phasenwechselmaterials kann beispielsweise die Lichtstärke der Primärstrahlung verwendet werden. Dazu werden alle Emitter mit einer so hohen Lichtstärke betrieben, dass die Temperatur des Absorbers die Glasübergangstemperatur überschreitet. Insbesondere ist diese Lichtstärke höher als die Lichtstärke im Betrieb des Bauelements, beispielsweise höher als die Lichtstärke, die im ersten Betriebszustand von den Emittern emittiert wird. Alternativ kann die Erwärmung des Phasenwechselmaterials über Anlegen einer Spannung an die Absorberschicht erfolgen. Die Erwärmung kann dabei im Nanosekundenbereich stattfinden. Durch die Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur geht das Phasenwechselmaterial in eine Schmelze über.

Die Abkühlung des Phasenwechselmaterials aus der Schmelze kann dann über die Reduzierung der Lichtstärke oder das Ausschalten der Spannung initiiert werden. Beispielsweise werden die Emitter, die den ersten Bereichen zugeordnet sind, ausgeschaltet oder mit geringer Lichtstärke betrieben, um eine schnelle Abkühlung zu erreichen, bei der das Phasenwechselmaterial in die amorphe Phase übergeht. Der Übergang in die amorphe Phase kann über eine Abkühlung im Nanosekundenbereich (tl) stattfinden. Die Emitter, die den zweiten Bereichen zugeordnet sind, werden beispielsweise mit einer höheren Lichtstärke betrieben, um ein langsames Abkühlen zu erreichen, bei dem Kristallisationskeime entstehen können und ein Übergang des Phasenwechselmaterials in die kristalline Phase stattfindet. Der Übergang in die kristalline Phase kann über eine Abkühlung im Mikrosekundenbereich (t2) stattfinden.

Es ist auch möglich, den Phasenübergang durch eine Kombination aus Lichtstärke und Bestromung zu steuern. Beispielsweise erfolgt das Überschreiten der Glasübergangstemperatur elektrisch und der Übergang in die kristalline bzw. amorphe Phase über die Lichtstärke, also optisch .

Alternativ kann der Absorptionskoeffizient eines Phasenwechselmaterials auch wie folgt eingestellt werden: Zunächst wird das Phasenwechselmaterial auf einem spezifischen Emitter selektiv auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur erwärmt. Dazu wird beispielsweise die Lichtstärke der Primärstrahlung verwendet. Anschließend wird das Phasenwechselmaterial abgekühlt, indem der Emitter ausgeschaltet oder mit geringerer Lichtstärke betrieben wird. Je nachdem, wie der Emitter betrieben wird, erfolgt eine schnelle Abkühlung, bei der das Phasenwechselmaterial in die amorphe Phase übergeht, oder eine langsame Abkühlung, bei der Kristallisationskeime entstehen können und ein Übergang des Phasenwechselmaterials in die kristalline Phase erfolgt. Beispielsweise erfolgt eine schnelle Abkühlung durch Ausschalten des Emitters und eine langsame Abkühlung durch Betreiben des Emitters mit einer geringeren Lichtstärke. Somit kann der Absorptionskoeffizient des Absorbers auf einem spezifischen Emitter selektiv eingestellt werden.

Der Absorptionskoeffizient des Absorbers auf dem spezifischen Emitter entspricht beispielsweise vor dem Erwärmen dem Absorptionskoeffizienten des Absorbers in den zweiten Bereichen. Nach dem Erwärmen und Abkühlen kann dann der Absorptionskoeffizient dem Absorptionskoeffizienten des Absorbers in den ersten Bereichen entsprechen. Alternativ kann der Absorptionskoeffizient des Absorbers auf dem spezifischen Emitter vor dem Erwärmen dem Absorptionskoeffizienten des Absorbers in den ersten Bereichen und nach dem Erwärmen und Abkühlen dann dem Absorptionskoeffizienten des Absorbers in den zweiten Bereichen entsprechen. Insbesondere kann der Absorptionskoeffizient eines spezifischen Emitters selektiv angepasst werden, wenn sich die Zuordnung eines Emitters zu dem ersten oder zweiten Betriebszustand ändert, ohne dass die Absorptionskoeffizienten der Absorber auf den weiteren Emittern verändert werden.

Figur 8 zeigt eine grobe Abschätzung des relativen Kontrastes K in % aufgetragen gegen den relativen Helligkeitsverlust V in %. Es ist zu erkennen, dass eine Kontrastverbesserung immer mit einem Verlust an Bauteilhelligkeit einhergeht. Bei einem Helligkeitsverlust von 25 % wird eine Kontrastverbesserung von 50 % erreicht. Somit kann der Kontrast des elektronischen Bauelements auf Kosten der Bauteilhelligkeit verbessert werden.

Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102020 104 670.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bezugszeichenliste

1 optoelektronisches Bauelement

2 Halbleiterchip 3 Emitter

4 erster Betriebszustand

5 zweiter Betriebszustand

6 Absorber 7 erster Bereich 8 zweiter Bereich

9 KonversionsSchicht

10 AbsorberSchicht

U Spannung